ผลกระทบของการสูญเสียพลังงานของคลื่นในอากาศต่อประสิทธิภาพการส่งข้อมูลของอุปกรณ์เซนเซอร์ไร้สาย

บทคัดย่อ

การออกแบบอุปกรณ์เซนเซอร์ไร้สายจะพบกับปัญหาการสูญเสียพลังงานของคลื่นในอากาศ (Free Space Path Loss: FSPL) ซึ่งเป็นปัญหาสำคัญที่ทำให้เกิดการลดทอนประสิทธิภาพของการ รับและส่งข้อมูล โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมพื้นที่โล่งภายนอกอาคารไม่มีสิ่งกีดขวางซึ่งส่งผลโดยตรง ต่อคุณภาพของสัญญาณ การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ ศึกษาผลกระทบของการสูญเสียพลังงานของ คลื่นในอากาศต่อประสิทธิภาพการส่งข้อมูล โดยใช้บอร์ด ESP32 ต่อกับเซนเซอร์วัดค่าอุณหภูมิ เชื่อมต่อผ่านเครือข่ายไร้สาย โดยประเมินค่าความแรงของสัญญาณที่ได้รับ (Received Signal Strength Indicator: RSSI) การสูญเสียแพ็กเกตและอัตราการส่งผ่านข้อมูลที่สำเร็จ ในระยะทางที่ แตกต่างกัน ผลการทดลองเมื่อวางอุปกรณ์ในแนวตั้งซึ่งใช้เสาอากาศแบบรอบทิศทาง (Omnidirectional) แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิและความชื้นที่มีการเปลี่ยนแปลงตามช่วงเวลา ในช่วงเช้าซึ่งมี อุณหภูมิต่ำระหว่าง 23–25 องศาเซลเซียส และความชื้นสูง ระหว่าง 80–90% อัตราการส่งข้อมูล สำเร็จอยู่ในระดับสูงและการสูญเสียแพ็กเกตอยู่ในระดับต่ำ ขณะที่ในช่วงกลางวันที่อุณหภูมิสูงขึ้น ระหว่าง 31–35 องศาเซลเซียส และความชื้นลดลงระหว่าง 50–60% พบว่าความแรงของสัญญาณ ลดลงและการสูญเสียแพ็กเกตเพิ่มขึ้น การใช้เสาอากาศภายในบอร์ดมีการลดลงของความแรงสัญญาณ เฉลี่ยระหว่างระยะทาง 30–60 เมตร ประมาณร้อยละ 25.0 ระยะทาง 60–90 เมตร ร้อยละ 17.5 และระยะทาง 90–120 เมตร ร้อยละ 11.9 ขณะที่การใช้เสาภายนอกลดลงมากกว่า คือ ร้อยละ 29.2, 16.6 และ 8.6 ตามลำดับ การวิเคราะห์ด้วยวิธีการวิเคราะห์ความแปรปรวนสองทาง (Two-way ANOVA) พบว่าชนิดเสาอากาศ และระยะทางมีผลต่อความแรงสัญญาณอย่างมีนัยสำคั ญ (Sig. < 0.05) แต่ไม่มีผลปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน (Sig. = 0.065) โดยระยะทางที่สั้นกว่าจะรับสัญญาณ ที่แรงกว่าทั้งสองรูปแบบ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการเลือกเสาอากาศที่เหมาะสมและระยะทางเป็น ปัจจัยสำคัญต่อประสิทธิภาพการส่งสัญญาณไร้สาย โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมภายนอกที่อุณหภูมิสูง และความชื้นต่ำซึ่งส่งผลให้การสูญเสียพลังงานของคลื่นในอากาศมากขึ้น การศึกษานี้สอดคล้องกับ วัตถุประสงค์ของงานวิจัยและเป็นแนวทางการออกแบบอุปกรณ์เซนเซอร์ไร้สายให้มีประสิทธิภาพ ผ่านการประเมินความแรงของสัญญาณและอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน เพื่อให้มีความ เสถียรมากขึ้นในสภาพแวดล้อมแบบพื้นที่โล่งภายนอกอาคาร